انقلاب در مراکز داده؛ سامانه‌ای که برق و آب تولید می‌کند و بیش از ۹۰ درصد کربن را جذب می‌کند

در چنین شرایطی، شرکت Energy Concepts از یک پلتفرم انرژی ماژولار با نام Plato5X رونمایی کرده است. این سیستم با هدف پاسخ همزمان به چند نیاز اساسی مراکز داده طراحی شده و قرار است امکان تولید برق و سرمایش در محل، بازیابی آب و جذب بخش عمده دی‌اکسید کربن تولیدشده را فراهم کند.

ایده اصلی Plato5X این است که به جای آنکه مرکز داده برای تأمین برق، آب و سرمایش کاملاً به زیرساخت‌های شهری وابسته باشد، بخش قابل توجهی از این نیازها را در محل تأمین کند. البته این سیستم همچنان از گاز طبیعی به عنوان سوخت اصلی استفاده می‌کند، اما با استفاده از فناوری جذب کربن تلاش دارد میزان انتشار ناشی از احتراق را به شکل چشمگیری کاهش دهد. Plato5X چگونه برق، سرمایش، آب و کربن را مدیریت می‌کند؟

Plato5X مجموعه‌ای از فناوری‌های صنعتی را در یک سیستم ماژولار واحد ادغام می‌کند. در مرکز این پلتفرم، یک سامانه تولید همزمان برق و حرارت یا CHP قرار دارد. این فناوری برخلاف نیروگاه‌هایی که عمدتاً برق تولید می‌کنند و بخش قابل توجهی از گرمای حاصل از فرآیند تولید انرژی را هدر می‌دهند، از گرمای تولیدشده نیز استفاده می‌کند.

در این سیستم، گاز طبیعی برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرد و حرارت حاصل از فرآیند نیز بازیابی می‌شود. سپس این حرارت برای راه‌اندازی یک سیستم سرمایش جذبی به کار می‌رود. به این ترتیب، برای تولید آب سرد مورد نیاز خنک‌سازی تجهیزات مرکز داده، وابستگی به مصرف مستقیم برق کاهش پیدا می‌کند.

این موضوع برای مراکز داده هوش مصنوعی اهمیت زیادی دارد؛ زیرا پردازنده‌های گرافیکی و تجهیزات پردازشی پرقدرت، حرارت زیادی تولید می‌کنند و برای حفظ عملکرد پایدار خود به سیستم‌های خنک‌کننده مداوم نیاز دارند.

اما استفاده از گرمای بازیافتی در Plato5X به سرمایش محدود نمی‌شود. بخشی از حرارت اضافی برای بازیابی آب حاصل از فرآیند احتراق نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همزمان، یک سامانه جذب کربن در ساختار پلتفرم قرار گرفته است تا دی‌اکسید کربن موجود در گازهای خروجی را پیش از ورود به اتمسفر جدا کند.

در نتیجه، یک منبع سوخت واحد می‌تواند در این پلتفرم برای تولید برق، سرمایش، بازیابی آب و جذب دی‌اکسید کربن مورد استفاده قرار گیرد. چرا مراکز داده هوش مصنوعی به چنین سیستمی نیاز دارند؟

رشد هوش مصنوعی باعث شده مصرف انرژی مراکز داده با سرعت زیادی افزایش پیدا کند. آموزش و اجرای مدل‌های پیشرفته هوش مصنوعی به تعداد زیادی پردازنده قدرتمند نیاز دارد و این پردازنده‌ها نه‌تنها برق زیادی مصرف می‌کنند، بلکه گرمای قابل توجهی نیز تولید می‌کنند.

در یک مرکز داده معمولی، برق مورد نیاز از شبکه تأمین می‌شود و سیستم‌های خنک‌کننده نیز ممکن است به حجم زیادی آب وابسته باشند. در مناطقی که شبکه برق با محدودیت ظرفیت مواجه است یا منابع آب تحت فشار قرار دارند، توسعه مراکز داده می‌تواند به چالش جدی تبدیل شود.

برخی مراکز داده بزرگ همچنین برای خنک‌سازی تجهیزات از سیستم‌های تبخیری استفاده می‌کنند که می‌تواند سالانه میلیون‌ها گالن آب مصرف کند. افزایش تعداد مراکز داده در مناطق گرم یا کم‌آب، نگرانی‌ها درباره تأثیر این صنعت بر منابع آبی را افزایش داده است.

Plato5X تلاش می‌کند با تولید بخشی از برق و آب مورد نیاز در محل، این وابستگی را کاهش دهد. به گفته Energy Concepts، هر ماژول ۵ مگاواتی این پلتفرم می‌تواند تقریباً ۵ هزار کیلووات برق تولید کند و روزانه حدود ۱۲ هزار گالن آب بازیابی کند.

این میزان آب بازیابی‌شده در یک مجموعه بزرگ می‌تواند قابل توجه باشد. اگر چندین ماژول در کنار یکدیگر نصب شوند، ظرفیت بازیابی آب نیز متناسب با تعداد واحدها افزایش پیدا می‌کند. جذب بیش از ۹۰ درصد کربن؛ نقطه قوت اصلی Plato5X

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های Plato5X، استفاده از فناوری جذب کربن است. برخلاف مراکز داده‌ای که از منابع انرژی تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یا بادی استفاده می‌کنند، این پلتفرم برای تولید انرژی به گاز طبیعی متکی است.

استفاده از گاز طبیعی به خودی خود به معنای حذف انتشار کربن نیست. به همین دلیل، شرکت Energy Concepts یک سیستم جذب کربن را در این پلتفرم ادغام کرده است. در این فرآیند، دی‌اکسید کربن موجود در گازهای خروجی از فرآیند احتراق جدا می‌شود تا پیش از ورود به جو، بخش عمده آن جذب شود.

طبق اعلام این شرکت، Plato5X می‌تواند بیش از ۹۰ درصد از انتشار کربن مرتبط با احتراق را جذب کند. این رقم، یکی از مهم‌ترین ادعاهای مطرح‌شده درباره این فناوری است و در صورت تحقق در مقیاس عملیاتی، می‌تواند نقش مهمی در کاهش ردپای کربنی مراکز داده‌ای داشته باشد که همچنان از گاز طبیعی استفاده می‌کنند.

اما Energy Concepts تنها به جذب و ذخیره دی‌اکسید کربن اکتفا نکرده است. این شرکت می‌گوید دی اکسید کربن (CO₂) جذب‌شده می‌تواند تصفیه و به دی‌اکسید کربن مایع با درجه غذایی تبدیل شود. دی‌اکسید کربن جذب‌شده به یک محصول قابل فروش تبدیل می‌شود

بر اساس اطلاعات ارائه‌شده از سوی Energy Concepts، هر ماژول ۵ مگاواتی Plato5X قادر است مقدار کافی دی‌اکسید کربن را برای تولید حدود ۱۱ هزار گالن دی اکسید کربن (CO₂) مایع با درجه غذایی در روز جذب و فرآوری کند.

دی‌اکسید کربن مایع در صنایع مختلف کاربرد دارد و می‌تواند در حوزه‌هایی مانند صنایع غذایی، تولید نوشیدنی و برخی فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

به این ترتیب، فلسفه طراحی Plato5X تنها کاهش انتشار نیست. این سیستم تلاش می‌کند دی‌اکسید کربن را که در حالت عادی یک محصول زائد و آلاینده محسوب می‌شود، به ماده‌ای قابل استفاده در زنجیره صنعتی تبدیل کند.

البته میزان واقعی کاهش انتشار و امکان استفاده اقتصادی از دی اکسید کربن جذب‌شده به عواملی مانند کیفیت فرآیند جذب، خلوص محصول، هزینه‌های عملیاتی و بازار مصرف دی‌اکسید کربن بستگی خواهد داشت. هر ماژول ۵ مگاواتی چه ظرفیتی دارد؟

شرکت سازنده Plato5X برای نشان دادن ظرفیت این سیستم، یک ماژول ۵ مگاواتی را به عنوان واحد پایه معرفی کرده است. بر اساس داده‌های اعلام‌شده، چنین ماژولی تقریباً ۵ هزار کیلووات برق تولید می‌کند.

این ماژول همچنین قادر است روزانه حدود ۱۲ هزار گالن آب بازیابی کند و برای تولید حدود ۱۱ هزار گالن دی‌اکسید کربن مایع با درجه غذایی، دی اکسید کربن (CO₂) جذب کند.

این ارقام زمانی اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند که ماهیت ماژولار سیستم را در نظر بگیریم. Plato5X قرار نیست فقط برای یک مرکز داده کوچک طراحی شده باشد؛ بلکه می‌توان چندین واحد از آن را در کنار یکدیگر قرار داد و ظرفیت تولید انرژی، بازیابی آب و جذب کربن را افزایش داد. مقیاس ۱۰۰ مگاواتی؛ یک نمونه برای پردیس‌های بزرگ هوش مصنوعی

برای درک بهتر قابلیت توسعه این پلتفرم، Energy Concepts یک استقرار فرضی با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات را مطرح کرده است.

در چنین مقیاسی، اگر ظرفیت ماژول‌ها متناسب با ظرفیت کل افزایش یابد، سیستم از نظر تئوری می‌تواند روزانه حدود ۲۴۰ هزار گالن آب بازیابی کند. همچنین میزان دی اکسید کربن (CO₂) مایع با درجه غذایی تولیدشده می‌تواند به حدود ۲۲۰ هزار گالن در روز برسد.

این استقرار در عین حال می‌تواند برق مورد نیاز مجموعه را به صورت محلی تأمین کند و نیاز به اتکا به شبکه برق را کاهش دهد.

برای پردیس‌های بزرگ هوش مصنوعی که به ده‌ها یا حتی صدها مگاوات توان نیاز دارند، قابلیت توسعه مرحله‌ای می‌تواند یک مزیت مهم محسوب شود. اپراتور می‌تواند به جای ایجاد یک نیروگاه عظیم از ابتدا، ظرفیت تولید انرژی و سایر زیرساخت‌ها را به صورت ماژولار افزایش دهد. طراحی ماژولار می‌تواند توسعه مراکز داده را ساده‌تر کند

یکی از تفاوت‌های مهم Plato5X با برخی راهکارهای سنتی، طراحی ماژولار آن است. در مدل‌های سنتی، ایجاد زیرساخت انرژی برای یک مرکز داده بزرگ ممکن است به ساخت تأسیسات عظیم و سرمایه‌گذاری سنگین اولیه نیاز داشته باشد.

در مدل پیشنهادی Energy Concepts، واحدهای مختلف Plato5X می‌توانند بر اساس نیاز مجموعه به یکدیگر اضافه شوند. این رویکرد می‌تواند امکان توسعه تدریجی ظرفیت را فراهم کند؛ به این معنا که زیرساخت انرژی همزمان با افزایش ظرفیت محاسباتی مرکز داده توسعه پیدا کند.

شرکت همچنین اعلام کرده است که این زیرساخت می‌تواند به صورت مستقل از خود مرکز داده تأمین مالی و اداره شود. چنین مدلی در صورت اجرایی شدن می‌تواند بخشی از هزینه سرمایه‌گذاری اولیه اپراتورهای مراکز داده را کاهش دهد و به آنها اجازه دهد منابع مالی خود را بیشتر روی توسعه تجهیزات پردازشی و ظرفیت محاسباتی متمرکز کنند. آیا Plato5X واقعاً یک مرکز داده کاملاً مستقل از شبکه ایجاد می‌کند؟

یکی از جذاب‌ترین وعده‌های این فناوری، امکان فعالیت مراکز داده با وابستگی بسیار کم یا حتی بدون وابستگی به شبکه برق محلی و زیرساخت آب شهری است.

البته باید توجه داشت که میزان استقلال واقعی یک مرکز داده به ظرفیت سیستم تولید انرژی، الگوی مصرف برق، میزان ذخیره‌سازی مورد نیاز، شرایط عملیاتی و الزامات پشتیبان بستگی دارد. مراکز داده معمولاً به قابلیت اطمینان بسیار بالایی نیاز دارند و حتی در صورت تولید برق در محل، ممکن است به سیستم‌های پشتیبان یا اتصال به شبکه برای افزایش تاب‌آوری نیاز داشته باشند.

بنابراین، Plato5X را می‌توان بیشتر به عنوان راهکاری برای کاهش وابستگی به زیرساخت‌های بیرونی در نظر گرفت، نه لزوماً تضمینی برای حذف کامل تمام اتصالات به شبکه. گاز طبیعی؛ مزیت یا محدودیت؟

با وجود قابلیت جذب بیش از ۹۰ درصد کربن ناشی از احتراق، یک نکته مهم درباره Plato5X همچنان پابرجاست: این سیستم برای تولید انرژی به گاز طبیعی وابسته است.

از این منظر، Plato5X را نمی‌توان یک سیستم کاملاً تجدیدپذیر دانست. در عوض، رویکرد آن استفاده از یک منبع سوخت فسیلی در کنار فناوری‌های بازیابی حرارت و جذب کربن است تا انتشار نهایی کاهش پیدا کند.

مزیت این رویکرد آن است که گاز طبیعی می‌تواند امکان تولید برق پایدار و قابل کنترل را فراهم کند و برخلاف منابعی مانند خورشید و باد، تولید انرژی آن مستقیماً به شرایط آب‌وهوایی وابسته نیست.

در مقابل، کارایی واقعی این مدل به عملکرد سیستم جذب کربن، مصرف سوخت، هزینه نگهداری و امکان استفاده یا فروش دی اکسید کربن (CO₂) جذب‌شده وابسته خواهد بود. بنابراین، ارزیابی اقتصادی و زیست‌محیطی نهایی Plato5X باید بر اساس عملکرد واقعی این سیستم در پروژه‌های عملیاتی انجام شود. Plato5X فقط برای مراکز داده ساخته نشده است

اگرچه Energy Concepts در حال حاضر Plato5X را به طور ویژه برای مراکز داده هوش مصنوعی و زیرساخت‌های محاسبات ابری با چگالی بالا معرفی کرده است، اما کاربرد این فناوری می‌تواند بسیار گسترده‌تر باشد.

بسیاری از تأسیسات صنعتی به طور همزمان به برق پایدار، گرما، سرمایش و آب نیاز دارند. بیمارستان‌ها، کارخانه‌های تولیدی، پردیس‌های صنعتی و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی نیز می‌توانند از سامانه‌هایی بهره ببرند که چند نیاز زیرساختی را در یک مجموعه واحد ادغام می‌کنند.

ترکیب تولید همزمان برق و حرارت، سرمایش جذبی، بازیابی آب و جذب کربن می‌تواند در مناطقی که شبکه برق یا آب با محدودیت مواجه است، جذابیت بیشتری داشته باشد.

در چنین مدلی، هدف تنها تولید برق نیست؛ بلکه استفاده حداکثری از انرژی تولیدشده و کاهش اتلاف در تمام مراحل فرآیند است. آینده مراکز داده به زیرساخت‌های چندمنظوره نیاز دارد

رشد هوش مصنوعی نشان داده است که چالش مراکز داده دیگر فقط خرید سرور و ساخت سالن‌های پردازشی نیست. هرچه تراکم پردازنده‌ها افزایش پیدا کند، نیاز به برق، سرمایش و زیرساخت‌های آب نیز بیشتر می‌شود.

به همین دلیل، راهکارهایی مانند Plato5X نشان‌دهنده تغییر رویکرد در طراحی مراکز داده هستند؛ رویکردی که در آن تولید انرژی، مدیریت حرارت، تأمین آب و کنترل انتشار کربن به جای آنکه به صورت جداگانه طراحی شوند، در قالب یک زیرساخت یکپارچه مورد توجه قرار می‌گیرند.

اگر ادعاهای مطرح‌شده درباره ظرفیت تولید برق، بازیابی آب و جذب کربن این پلتفرم در پروژه‌های واقعی نیز محقق شود، چنین سامانه‌هایی می‌توانند به یکی از گزینه‌های قابل توجه برای توسعه مراکز داده در مناطقی تبدیل شوند که با محدودیت ظرفیت شبکه یا کمبود منابع آب مواجه هستند.

Plato5X تلاش می‌کند به یکی از پیچیده‌ترین مشکلات نسل جدید مراکز داده پاسخ دهد: چگونه می‌توان همزمان برق مورد نیاز پردازنده‌های هوش مصنوعی را تأمین کرد، تجهیزات را خنک نگه داشت، مصرف آب را کاهش داد و انتشار کربن را کنترل کرد؟

این پلتفرم با ترکیب یک سامانه تولید همزمان برق و حرارت با سرمایش جذبی، بازیابی آب و جذب کربن، مدلی متفاوت را ارائه می‌دهد. بر اساس اعلام Energy Concepts، هر ماژول ۵ مگاواتی می‌تواند حدود ۵ هزار کیلووات برق تولید کند، روزانه ۱۲ هزار گالن آب بازیابی کند و برای تولید حدود ۱۱ هزار گالن دی اکسید کربن (CO₂) مایع با درجه غذایی در روز، دی‌اکسید کربن جذب کند. این شرکت همچنین از جذب بیش از ۹۰ درصد انتشار کربن مرتبط با احتراق سخن گفته است.

با این حال، موفقیت واقعی Plato5X در نهایت به عملکرد عملیاتی، هزینه تولید انرژی، کارایی جذب کربن، امکان فروش دی اکسید کربن (CO₂) و میزان استقلالی که این سیستم در پروژه‌های واقعی ایجاد می‌کند بستگی خواهد داشت.

با ادامه رشد تقاضای انرژی ناشی از هوش مصنوعی، احتمالاً زیرساخت‌های مراکز داده بیش از گذشته به سمت راهکارهای یکپارچه، ماژولار و مستقل از شبکه حرکت خواهند کرد. Plato5X یکی از نمونه‌های جدید این تغییر مسیر است؛ سیستمی که تلاش می‌کند از یک منبع انرژی واحد، چهار خروجی مهم یعنی برق، سرمایش، آب بازیابی‌شده و کربن جذب‌شده ایجاد کند.